JP2000238994A - 油圧駆動ウィンチの制御方法および同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリーフォールのためのクラッチおよびブレ
ーキを不要とし、しかも吊荷重量によって吊荷を降下さ
せながら速度調整（減速、停止）作用を働かせるメカニ
カルブレーキに近似したフリーフォール特性によって良
好な操作フィーリングを確保する。 【解決手段】 ウィンチドラム１の巻下回転時に、フリ
ーフォール弁１１によって油圧モータ２の容量を小容量
に設定した状態でコントロールバルブ５を巻下側に操作
することにより、油圧モータ２を巻下側に高速回転させ
る。このとき、同時に保持圧制御弁１８によってモータ
保持圧をフリーフォール弁１１の操作量に応じて制御す
ることにより、油圧モータ２の回転速度を調整し、か
つ、停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧モータで駆動さ
れるウィンチドラムの回転を制御する油圧駆動ウィンチ
の制御方法および同装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧駆動ウィンチの制御装置は、
特公昭６３−３５５５５号公報に示されているように、
ウィンチドラムにクラッチとネガティブ、ポジティブ両
ブレーキとを設け、 ドラム駆動時は、ブレーキオフ、クラッチオンとし
て油圧モータの回転力をドラムに伝え、 ドラム停止時には、クラッチオフ、ネガティブブレ
ーキオンとしてドラムを停止状態に保持し、 吊荷を自由落下させるフリーフォール時には、クラ
ッチおよびネガティブブレーキをともにオフとしてウィ
ンチドラムをフリーとし、吊荷重量によりウィンチドラ
ムを回転させながら、ポジティブブレーキのペダル操作
によりドラム回転速度を調節するように構成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
制御装置によると、フリーフォールのためにクラッチお
よびポジティブブレーキとこれらの制御系が必要となる
ため、装置構成が複雑となり、コストが高くなる。

【０００４】また、フリーフォール時のウィンチドラム
の速度調節を、摩擦ブレーキ（ポジティブブレーキ）に
よって行う構成であるため、ブレーキ設備が大形、大重
量となるとともに、摩擦部分の摩耗の管理が必要となる
等、メンテナンスが面倒となる等の欠点があった。

【０００５】これに対し、本発明者は、油圧モータの回
転速度は同一流量でもモータ容量に反比例し、モータ容
量が小さいほど回転速度が高くなることに着目し、油圧
モータを小モータ容量に設定した状態で巻下操作するこ
とによりウィンチドラムを高速で巻下回転させる技術を
提案した（特願平９−２４２９０１号参照）。

【０００６】しかし、この技術によると、フリーフォー
ル時の速度調整（減速・停止）作用は、コントロールバ
ルブの操作による流量調整のみによって行われるため、
従来のメカニカルブレーキによる操作フィーリングとの
違和感があった。

【０００７】そこで本発明は、フリーフォールのための
クラッチおよびブレーキを不要とし、しかも吊荷重量に
よって吊荷を降下させながら速度調整作用を働かせるメ
カニカルブレーキに近似したフリーフォール特性によっ
て良好な操作フィーリングを確保することができる油圧
駆動ウィンチの制御方法および同装置を提供するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明（制御方
法）は、ウィンチドラムと、このウィンチドラムを駆動
する可変容量型の油圧モータと、この油圧モータの油圧
源としての油圧ポンプと、上記油圧モータに対する圧油
の給排を制御するコントロールバルブとを備えた油圧駆
動ウィンチにおいて、上記ウィンチドラムの巻下回転時
に、上記油圧モータの容量を小容量に設定した状態で上
記コントロールバルブを巻下側に操作するとともに、モ
ータ保持圧を調整することにより、上記ウィンチドラム
を高速で巻下回転させ、かつ、回転速度を制御するもの
である。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の方法におい
て、モータ容量を小容量に設定するとともに、油圧モー
タの入口圧力を低圧に設定するものである。

【００１０】請求項３の発明（制御装置）は、ウィンチ
ドラムと、このウィンチドラムを駆動する可変容量型の
油圧モータと、この油圧モータの油圧源としての油圧ポ
ンプと、上記油圧モータに対する圧油の給排を制御する
コントロールバルブと、このコントロールバルブを操作
するコントロールバルブ操作手段を備えた油圧駆動ウィ
ンチにおいて、上記油圧モータの容量を制御するモータ
容量制御手段と、このモータ容量制御手段に小モータ容
量を指令するフリーフォール指令手段と、上記油圧モー
タの巻下回転時のモータ保持圧を制御するモータ保持圧
制御手段が設けられたものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３の構成におい
て、モータ保持圧制御手段が、フリーフォール指令手段
からの指令によるモータ容量制御手段の作動に連動して
モータ保持圧を制御するように構成されたものである。

【００１２】請求項５の発明は、請求項４の構成におい
て、ウィンチドラムの巻下回転時に油圧モータの入口圧
力を制御するモータ入口圧力制御弁が設けられたもので
ある。

【００１３】請求項６の発明は、請求項５の構成におい
て、モータ入口圧力制御弁が、フリーフォール指令手段
からの指令によるモータ容量制御手段の作動に連動して
モータ入口圧力を制御するように構成されたものであ
る。

【００１４】請求項７の発明は、請求項５または６の構
成において、油圧モータの巻上側管路に設けられたカウ
ンタバランス弁のダンパ室に可変リリーフ弁が接続さ
れ、この可変リリーフ弁のリリーフ圧を、油圧モータの
動き始めは低く、回転中は高く設定するように構成され
たものである。

【００１５】請求項８の発明は、請求項７の構成におい
て、可変リリーフ弁として油圧パイロット式リリーフ弁
が用いられ、モータ入口圧力を取り出して可変リリーフ
弁のパイロットポートに導くことにより、可変リリーフ
弁のリリーフ圧を、モータ入口圧力がモータの動き始め
に対応する高圧時に低く設定し、モータの回転中に対応
する低圧時に高く設定するように構成されたものであ
る。

【００１６】請求項９の発明は、請求項７の構成におい
て、可変リリーフ弁として油圧パイロット式リリーフ弁
が用いられ、コントロールバルブの巻下側への操作量に
対応する圧力を取出して可変リリーフ弁のパイロットポ
ートに導くことにより、可変リリーフ弁のリリーフ圧
を、操作量が小さいときには低く設定し、操作量が大き
い時には高く設定するように構成されたものである。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項５または６の
構成において、モータ入口圧力制御弁と並列に絞りが設
けられたものである。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項５または６の
構成において、モータ巻上側管路に、モータ流量を油圧
ポンプの吐出流量以下に制限する流量制御弁が設けられ
たものである。

【００１９】請求項１２の発明は、請求項４乃至１１の
いずれかの構成において、油圧モータの巻上側管路の圧
力を検出する巻上側圧力検出手段を備え、モータ容量制
御手段が、この巻上側圧力検出手段によって検出される
巻上側管路圧力が高いほどモータ容量を増加させるよう
に構成されたものである。

【００２０】請求項１３の発明は、請求項４乃至１２の
いずれかの構成において、モータ容量制御手段として、
油圧モータの容量を変化させるモータ容量調整用アクチ
ュエータと、このアクチュエータを作動させるアクチュ
エータ制御弁とが設けられ、フリーフォール指令手段と
して、上記アクチュエータ制御弁を通じて上記アクチュ
エータを大モータ容量位置と小モータ容量位置との間で
作動させるフリーフォール弁が設けられたものである。

【００２１】請求項１４の発明は、請求項１３の構成に
おいて、コントロールバルブとして油圧パイロット式切
換弁、コントロールバルブ操作手段としてこの油圧パイ
ロット式切換弁にパイロット圧を供給する巻上側・巻下
側リモコン弁がそれぞれ用いられ、フリーフォール弁
が、巻下側リモコン弁のパイロット圧ラインに高圧選択
弁を介して接続されたものである。

【００２２】請求項１５の発明は、請求項１３の構成に
おいて、コントロールバルブとして油圧パイロット式切
換弁、コントロールバルブ操作手段としてこの油圧パイ
ロット式切換弁にパイロット圧を供給する巻上側・巻下
側リモコン弁がそれぞれ用いられ、巻下側リモコン弁が
フリーフォール弁を兼ねるように、巻下側リモコン弁の
パイロット圧ラインに、コントロールバルブのみを制御
する位置と、コントロールバルブとアクチュエータの双
方を制御する位置との間で切換わる切換弁が設けられた
ものである。

【００２３】上記方法および装置によると、モータ容量
を小容量に設定した状態で巻下操作することにより油圧
モータが高速で巻下回転してフリーフォール運転が行わ
れる。

【００２４】従って、この構成によると、フリーフォー
ルのためのクラッチおよびポジティブブレーキとこれら
の制御系が不要となる。

【００２５】しかも、吊荷重量によって決まるモータ負
荷圧（モータを巻下回転させようとする圧力）に対し
て、モータ保持圧（モータを停止させようとする圧力）
を調整することによってブレーキ作用を得る方式、すな
わち、負荷の大小に応じてブレーキ力を調整する方式で
あるため、フリーフォール時の吊荷降下特性が従来のメ
カニカルブレーキによる降下特性に近似したものとな
る。

【００２６】また、請求項２の方法および請求項５，６
の装置によると、フリーフォール運転時にモータ入口圧
力を制御するため、負荷の大小に応じてこのモータ入口
圧力を適正値に制御することにより、小負荷時にもフリ
ーフォール運転を支障なく行い得るとともに、モータ回
転速度が高くなり過ぎてロープの弛みや乱巻が生じるお
それがない。

【００２７】しかも、ポンプ圧でなく、モータ入口圧力
を制御するため、ポンプ圧を制御する構成をとった場合
のように、ウィンチドラムの油圧モータと他のアクチュ
エータに一つのポンプを共用する構成において、ポンプ
圧の変動によって他のアクチュエータの作動に影響を及
ぼすという弊害が生じない。

【００２８】ところで、このようにモータ入口圧力を制
御する構成をとると次のような問題が生じる。

【００２９】モータ巻上側管路には、巻下時のキャビテ
ーションを防止するためのカウンタバランス弁が設けら
れる。

【００３０】このカウンタバランス弁には、巻下側管路
の圧力をパイロット圧として取り込んでスプールを開き
方向に加圧するパイロット圧力室と、これに対抗するダ
ンパ室（バネ側圧力室）とが設けられている。

【００３１】ダンパ室には絞りが設けられ、この絞りの
開度設定により、巻下運転時の応答性（モータ入口圧力
が高くなると速やかに開弁すること）と、安定性（ハン
チングしないこと）の両立が図られている。

【００３２】この場合、上記絞りの開度は、通常巻下運
転時を基準として設定されるため、フリーフォール運転
時に、モータ入口圧力がモータ入口圧力制御弁によって
低圧に設定されると、カウンタバランス弁のパイロット
圧とダンパ圧の差が小さくなることによってカウンタバ
ランス弁の応答性が悪化する（開弁動作が遅くなる）。

【００３３】一方、これを防止するために絞りの開度を
大きく設定してダンパ効果を落とし、開弁圧力を低く設
定すると安定性が悪化し、とくに大負荷時にモータ入口
圧力の変動によってカウンタバランス弁が開閉を繰り返
すハンチングが発生する。

【００３４】この点、請求項７〜１１の構成によると、
フリーフォール運転時にモータ入口圧力が低く設定され
ても、カウンタバランス弁の応答性と安定性を両立させ
ることが可能となる。

【００３５】すなわち、請求項７〜９の構成によると、
カウンタバランス弁のダンパ室に可変リリーフ弁を接続
し、この可変リリーフ弁のリリーフ圧（ダンパ圧力）
を、モータの動き始めは低く、回転中は高くそれぞれ設
定する（請求項８ではモータ入口圧力、請求項９では操
作量にそれぞれ応じて設定する）ため、フリーフォール
運転時に、動き始めはカウンタバランス弁のパイロット
圧力室とダンパ室の差圧を大きくして応答性を良くしな
がら、モータ回転中は差圧を小さくしてハンチングの発
生を防止することができる。

【００３６】これに対し、請求項１０の構成によると、
モータ入口圧力制御弁と並列に絞りを設けているため、
この絞りによってモータ入口圧力の変動を小さく抑える
ことができる。

【００３７】また、請求項１１の構成によると、モータ
巻上側管路（フリーフォール運転時のモータ出口側管
路）に設けた流量制御弁により、モータ流量をポンプ吐
出流量以下に制限することができる。

【００３８】このため、請求項１０，１１の構成による
と、ダンパ効果を落とした場合でも、ハンチングを防止
し、応答性と安定性を両立させることができる。

【００３９】一方、請求項１２の構成によると、フリー
フォール時に負荷が大きくてモータ巻上側の圧力が高い
とき、すなわち、モータ回転速度が高くなり過ぎる場合
に、この巻上側圧力を検出してモータ容量を増加させる
ため、モータ回転速度が自動的に低下する。

【００４０】また、請求項１４の構成によると、フリー
フォール弁を操作するとモータ容量が小容量に設定され
ると同時にコントロールバルブが巻下側に切換えられ
る。すなわち、フリーフォール弁の操作のみによってフ
リーフォール運転が行われる。

【００４１】このため、コントロールバルブの巻下側へ
の操作とモータ容量の切換えをリモコン弁とフリーフォ
ールで分けて行う場合と比較してフリーフォール操作が
単純となり、誤操作を防止することができる。

【００４２】請求項１５の構成によると、巻下側リモコ
ン弁がフリーフォール弁を兼ねるため全体のコストが安
くてすむ。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図によって説
明する。

【００４４】第１実施形態（図１，２参照） 図１において、１はウィンチドラムで、このウィンチド
ラム１の回転軸１ａが可変容量型のウィンチ用油圧モー
タ２に直結または減速機を介して連結され、同モータ２
によってウィンチドラム１が回転駆動される。

【００４５】この油圧モータ２の駆動回路を構成する巻
上側および巻下側両管路３，４は、中立、巻上、巻下の
三位置イ，ロ，ハを備えた油圧パイロット切換式のコン
トロールバルブ５を介して油圧ポンプ６に接続され、こ
のコントロールバルブ５によってモータ２に対する圧油
の給排（駆動、停止、駆動時の回転方向と速度）が制御
される。

【００４６】７はこのコントロールバルブ５を巻上側に
操作する巻上側リモコン弁、８は通常の巻下時に同バル
ブ５を巻下側に操作する巻下側リモコン弁で、この両リ
モコン弁７，８の操作量に応じたパイロット圧がパイロ
ット圧ライン９，１０によってコントロールバルブ５の
巻上側、巻下側パイロットポート５ａ，５ｂに送られ
る。

【００４７】巻下側リモコン弁８は、油圧リモコン弁で
あるフリーフォール弁１１と並列状態でシャトル弁（高
圧選択弁）１２を介してコントロールバルブ５に接続さ
れ、同リモコン弁８とフリーフォール弁１１のうち操作
された側のパイロット圧によってコントロールバルブ５
が操作される。

【００４８】１３は動力巻下回転時に巻上側管路３に油
圧ブレーキ力を発生させるブレーキ弁としてのカウンタ
バランス弁、Ｅは油圧ポンプ６を駆動するエンジンであ
る。

【００４９】油圧モータ２の容量を制御するモータ容量
制御手段について説明する。

【００５０】１４は油圧モータ２の傾転角を変えること
によってモータ容量を変化させるモータ容量調整用アク
チュエータとしてのシリンダ（以下、容量調整シリンダ
という）で、モータ２は、図示のように同シリンダ１４
が縮小した状態で大容量に設定され、シリンダ伸長状態
で小容量にセットされる。

【００５１】この容量調整シリンダ１４の伸長側油室１
４ａは、油圧パイロット切換式のシリンダ制御弁（アク
チュエータ制御弁）１５およびシャトル弁２７を介して
巻上側管路３またはパッド油圧源に接続される。

【００５２】このシリンダ制御弁１５は大容量位置イと
小容量位置ロとを有し、大容量位置イで、容量調整シリ
ンダ１４の伸長側油室１４ａがタンクＴに連通して同シ
リンダ１４が縮小する（モータ２が大容量にセットされ
る）。

【００５３】一方、シリンダ制御弁１５が小容量位置ロ
に切換わると、巻上側管路３またはパイロット油圧源の
油がシリンダ伸長側油室１４ａに導入されることによ
り、シリンダ１４が伸長する（モータ２が小容量にセッ
トされる）。

【００５４】シリンダ制御弁１５の小容量側パイロット
ポート１５ａにはモータ容量切換ライン１６が接続さ
れ、同ライン１６がフリーフォール弁１１に接続されて
いる。

【００５５】一方、シリンダ制御弁１５の大容量側パイ
ロットポート１５ｂは巻上側圧力検出ライン１７によっ
て巻上側管路３に接続され、同管路３の圧力が高くなる
とシリンダ制御弁１５が大容量位置イ側に作動してモー
タ容量が増加する。

【００５６】次に、フリーフォール運転時にモータ保持
圧およびモータ入口側圧力を制御するための圧力制御手
段について説明する。

【００５７】モータ巻下回転時にモータ出口側管路とな
る巻上側管路３に、油圧パイロット式の圧力制御弁であ
る保持圧制御弁１８が設けられ、この保持圧制御弁１８
のパイロットポート１８ａが保持圧制御ライン１９を介
してフリーフォール弁１１に接続されている。

【００５８】これにより、フリーフォール弁１１によっ
て保持圧制御弁１８の設定圧力、つまりフリーフォール
運転時のモータ保持圧（モータ２を回転させようとする
圧力に対抗する圧力）が制御される。

【００５９】このフリーフォール弁１１のパイロット圧
（操作量）とモータ保持圧の関係は図２に示すように設
定され、フリーフォール弁１１の操作量に比例してモー
タ保持圧が低下する。

【００６０】なお、保持圧制御ライン１９に、切換スイ
ッチ２０によって制御される電磁切換弁２１が設けら
れ、通常巻下運転時（切換スイッチ２０オフ時）には、
保持圧制御弁１８にこの電磁切換弁２１を介して油圧源
からの高いパイロット圧が送られる。

【００６１】これにより、保持圧制御弁１８の設定圧が
最低値に設定され、通常の巻下運転が支障なく行われ
る。

【００６２】一方、巻上側管路３（図例ではカウンタバ
ランス弁１３とコントロールバルブ５の間）と巻下側管
路４との間にバイパス管路２２が設けられ、フリーフォ
ール運転時にモータ入口圧力を制御するモータ入口圧力
制御弁２３がこのバイパス管路２２に設けられている。

【００６３】モータ入口圧力制御弁２３のバネ側圧力ポ
ートは、油圧パイロット式の切換弁である入口圧力切換
弁２４および圧力設定弁２５を介してバイパス管路２２
（＝巻上側管路３）に接続されている。

【００６４】入口圧力切換弁２４のパイロットポートは
保持圧制御ライン１９を介してフリーフォール弁１１に
接続され、フリーフォール操作時にフリーフォール弁１
１からのパイロット圧により入口圧力切換弁２４が閉じ
位置イから開き位置ロに切換わる。

【００６５】これにより、モータ入口圧力制御弁２３の
設定圧（モータ入口圧力）が圧力設定弁２５の設定圧に
よって決まる値に設定される。

【００６６】次に、この装置の作用を説明する。

【００６７】通常の巻上・巻下運転時にはフリーフォー
ル弁１１は操作されず、巻上側または巻下側リモコン弁
７，８が操作される。

【００６８】このとき、モータ容量は大容量、モータ入
口圧力は高圧に設定され、モータ２が巻上側または巻下
側リモコン弁７，８の操作量（コントロールバルブ５の
ストローク）に応じた速度で回転して通常の巻上または
巻下運転が行われる。

【００６９】一方、フリーフォール運転を行うときは、
フリーフォール弁１１を操作する。

【００７０】こうすると、モータ容量が小容量に、モー
タ入口圧力が低圧にそれぞれ設定される。

【００７１】また、保持圧制御弁１８によって設定され
るモータ保持圧は、図２の特性に従い、フリーフォール
弁１１の操作量に応じて低下し、モータ２を巻下回転さ
せようとする力（吊荷重量によって決まる負荷圧＋モー
タ入口圧力）がモータ保持圧以上となると保持圧制御弁
１８が開いてモータ２が巻下回転を開始する。

【００７２】このとき、モータ容量が小容量に設定され
ているため、モータ２が高速で巻下回転してフリーフォ
ール運転が行われる。

【００７３】また、フリーフォール弁１１の操作量に応
じてモータ保持圧が変化するため、負荷に応じてこのフ
リーフォール弁１１の操作量を調整することにより、ブ
レーキ力、すなわち、モータ２の回転速度（フリーフォ
ール速度）を任意に調節し、かつ、モータ２の回転を停
止させることができる。

【００７４】このように、モータ２を小容量に設定する
ことによってフリーフォール機能を得るようにしたか
ら、フリーフォールのためのクラッチおよびポジティブ
ブレーキとこれらの制御系が不要となる。

【００７５】しかも、吊荷重量とモータ入口圧力によっ
て決まるモータ巻下回転力に対して、フリーフォール弁
１１によりモータ保持圧（モータを停止させようとする
圧力）を調整することによってブレーキ作用を得る方
式、すなわち、負荷の大小に応じてブレーキ力を調整す
る方式であるため、操作フィーリングが従来のメカニカ
ルブレーキによる操作フィーリングに近似したものとな
る。

【００７６】また、モータ容量を小容量に設定すると同
時に、モータ入口圧力制御弁２３によってモータ入口圧
力を制御するため、負荷に応じてこのモータ入口圧力を
制御することにより、負荷が小さい場合でもフリーフォ
ール運転を支障なく行うことができる。

【００７７】また、モータ回転速度が高くなり過ぎてロ
ープの弛みや乱巻が生じるおそれのない本来のフリーフ
ォールにより近い運転を行うことができる。

【００７８】しかも、ポンプ圧でなく、モータ入口圧力
を制御するため、ポンプ圧を制御する構成をとった場合
のように、モータ２と他のアクチュエータに一つのポン
プを共用する構成において、ポンプ圧の変動によって他
のアクチュエータの作動に影響を及ぼすという弊害が生
じない。

【００７９】この場合、モータ入口圧力制御弁２３をモ
ータ両側管路３，４間を短絡させるバイパス管路２２に
設け、モータ出口側圧力を圧力設定弁２５および圧力切
換弁２４経由でモータ入口圧力制御弁２３のバネ側圧力
室に取り込む構成をとっているため、何らかの理由（た
とえば戻り油がコントロールバルブ５で絞られた場合）
によってモータ出口側の圧力に変動が生じても、この変
動分をモータ入口圧力制御弁２３に取り込んでモータ２
の前後の差圧を一定に保つことができる。

【００８０】第２実施形態（図３参照） 第１実施形態との相違点のみを説明する。

【００８１】第１実施形態によると、通常の巻下運転と
フリーフォール運転の切換えをリモコン弁８とフリーフ
ォール弁１１の選択によって行うため、オペレータの認
識として通常の巻下運転とフリーフォール運転を識別し
易い反面、二つのリモコン弁８，１１を用いるためコス
ト高となる。

【００８２】これに対し、第２実施形態ではコスト低減
のために、巻下側リモコン弁８を通常巻下運転とフリー
フォール運転に共用する構成をとっている。

【００８３】すなわち、巻下側リモコン弁８の二次側
に、切換スイッチ２０によって電磁切換弁２１と同時に
制御されるモード切換弁（電磁切換弁）２６が設けら
れ、同切換弁２６が図示の通常巻下位置（コントロール
バルブ５のみを制御する位置）イから図右側のフリーフ
ォール位置（コントロールバルブ５と容量調整シリンダ
１４と保持圧制御弁１８を同時に制御する位置）ロに切
換えられたときに、フリーフォール運転が行われるよう
に構成されている。

【００８４】ところで、上記のようにフリーフォール運
転時にモータ入口圧力制御弁２３によってモータ入口圧
力を低圧に設定する構成をとると次のような問題が生じ
る。

【００８５】モータ巻上側管路３に設けられたカウンタ
バランス弁１３は、巻下時のキャビテーションを防止す
る役割を果たす。

【００８６】このカウンタバランス弁１３には、たとえ
ば図４に示すように巻下側管路４の圧力をパイロット圧
として取り込んでスプール１３ａを開き方向に加圧する
パイロット圧力室１３ｂと、これに対抗するダンパ室
（バネ側圧力室）１３ｃとが設けられている。

【００８７】ダンパ室１３ｃには絞り１３ｄが設けら
れ、この絞り１３ｄの開度設定により、フリーフォール
運転時の応答性（モータ入口圧力が高くなると速やかに
開弁すること）と、安定性（ハンチングしないこと）の
両立が図られている。

【００８８】この場合、上記絞り１３ａの開度は、通常
巻下運転時を基準として設定されるため、フリーフォー
ル運転時に、モータ入口圧力が低圧に設定されると、カ
ウンタバランス弁１３のパイロット圧とダンパ圧の差が
小さくなるため、カウンタバランス弁１３が開弁動作し
にくくなり、応答性が悪化する。

【００８９】これを防止するためには絞り１３ｄの開度
を大きく設定してダンパ効果を落とし、開弁圧力を低く
設定することが考えられる。

【００９０】しかし、弊害として安定性が悪化し、とく
に大負荷時にモータ入口圧力の変動によってカウンタバ
ランス弁１３が開閉を繰り返すハンチングが発生する。

【００９１】そこで、以下の第３〜第５各実施形態にお
いては、フリーフォール運転時の良好な応答性と安定性
の両立を図っている。

【００９２】第３実施形態（図４〜図６参照） カウンタバランス弁１３のダンパ室１３ｃに、絞り１３
ｄと並列に可変リリーフ弁２８が接続され、同リリーフ
弁２８のリリーフ圧を、モータの動き始めは低く、回転
中は高くそれぞれ設定するように構成されている。

【００９３】すなわち、可変リリーフ弁２８にパイロッ
ト圧を導くパイロットライン２９が巻下側管路４に接続
され、フリーフォール運転時にモータ入口圧力がこのパ
イロットライン２９を介してリリーフ弁２８のパイロッ
トポートに導入されることにより、リリーフ弁２８のリ
リーフ圧がモータ入口圧力によって制御される。

【００９４】このモータ入口圧力とリリーフ弁２８のリ
リーフ圧は、図５に示すようにほぼ反比例の関係にあ
り、モータ入口圧力が高くなるとリリーフ圧が低圧に、
モータ入口圧力が低くなるとリリーフ圧が高圧にそれぞ
れ設定される。

【００９５】従って、図６に示すように、フリーフォー
ル運転時におけるモータ２の動き始めは、モータ入口圧
力が高圧になることから可変リリーフ弁２８のリリーフ
圧が低圧に設定されるため、カウンタバランス弁１３の
パイロット圧力室１３ｂとダンパ室１３ｃの差圧が大き
くなり、スプール１３ａが開弁作動し易くなる。つま
り、良好な応答性が確保される。

【００９６】次に、モータ回転が定常状態に近づいてモ
ータ入口圧力が下がり始めると、リリーフ弁２８のリリ
ーフ圧が上記と逆に高くなり、カウンタバランス弁１３
のパイロット圧力室１３ｂとダンパ室１３ｃの差圧が小
さくなり、スプール１３ａが作動しにくくなる。つま
り、カウンタバランス弁１３の安定性が良くなる。

【００９７】こうして、フリーフォール運転時にもカウ
ンタバランス弁１３の良好な応答性と安定性を両立させ
ることができる。

【００９８】第４実施形態（図７参照） 第３実施形態では、カウンタバランス弁１３に設けた可
変リリーフ弁２８のリリーフ圧をモータ入口圧力に応じ
て制御する構成としたのに対し、第４実施形態では、可
変リリーフ弁２８のリリーフ圧を巻下側リモコン弁８の
操作量によって応じて制御する構成をとっている。

【００９９】すなわち、この実施形態においては、リリ
ーフ弁２８としてバネ側にもパイロット圧力が導入され
る両側パイロット式リリーフ弁が用いられ、巻下側リモ
コン弁８の操作量に比例した圧力が発生する保持圧制御
ライン１９がパイロットライン３０を介してリリーフ弁
２８のバネ側パイロットポートに接続されている。

【０１００】従って、リリーフ弁２８のリリーフ圧は、
リモコン弁８の操作量が浅い（モータ２の動き始めでリ
モコン圧が低い）領域では低圧に、リモコン弁８の操作
量が深い（モータが定常回転に近づいてリモコン圧が高
い）領域では高圧にそれぞれ設定される。

【０１０１】これにより、第３実施形態と同様の作用効
果を得ることができる。

【０１０２】第５実施形態（図８〜図１１参照） カウンタバランス弁１３のダンパ室１３ｃに接続された
絞り１３ｄの開度を大きく設定してカウンタバランス弁
１３の設定圧を低くすると、モータ動き始めの応答性を
良くすることができる。

【０１０３】ところが、とくに大負荷時に、モータ２が
負荷に引っ張られてポンプ吐出流量以上の流量が流れる
と、図１０の点線で示すようにモータ入口圧力制御弁２
３を流れる流量Ｑは０に近づき、図９に示すモータ入口
圧力制御弁２３の入口側Ａと出口側Ｂの圧力差ΔＰは急
激に低下する。

【０１０４】つまり、流量Ｑが０に近づくと、図１０の
点線で示すように差圧ΔＰがからに移行し、の部
分ではΔＰの変化が大きく、定常値を通り過ぎてしまう
ことになる。このため、カウンタバランス弁１３が急激
に閉じ、モータ入口圧力がのように再度高くなり、そ
の後カウンタバランス弁１３が開き始める。その結果、
再びモータ入口圧力がのように下がり、以下同様の挙
動を繰り返すハンチング状態に陥る。

【０１０５】そこで第５実施形態においては、モータ入
口圧力制御弁２３と並列に絞り３１が設けられている。

【０１０６】こうすれば、絞り３１によってモータ入口
圧力の変動が吸収されるため、図１０の実線、すなわち
流量Ｑが０に近づくとから′を通り、このとき傾き
が同図点線の場合と比べて緩やかになることによってハ
ンチング状態には至らず、安定したシステムを実現する
ことができる。

【０１０７】図１１はウィンチの動き始めの各部の挙動
を示し、巻下操作によってモータ入口圧力が上昇し、モ
ータ２が回転を開始するが、絞り３１を設けない場合は
図点線で示すようにＣ点からモータ入口圧力が急激に変
化し始め、ハンチング状態になる。

【０１０８】これに対し、絞り３１を設けると、Ｃ点か
らのモータ入口圧力の変化が緩やかとなり、安定して定
常状態に移行していくことになる。

【０１０９】第６実施形態（図１２〜図１４参照） 第６実施形態においては、第５実施形態と同じ目的を達
成する別の手段として、巻上側管路３に、モータ流量を
ポンプ吐出流量以下に保つための流量制御弁３２が設け
られている。

【０１１０】この流量制御弁３２は、固定絞り３３と、
スプール３４の動きに連動して開度が変化する可変絞り
３５とを具備している。

【０１１１】同制御弁３２において、ポンプ吐出流量と
固定絞り３３の開口面積から、絞り３３の通過流量がポ
ンプ吐出流量になるときの差圧を求め、この差圧をもと
にしたスプール３４のバネ特性の設定により、（ｉ）固
定絞り３３の通過流量が増加するに従って可変絞り３５
の開口面積が小さくなり、（ｉｉ）上記通過流量がポン
プ吐出流量になった場合に上記開口面積が０になるよう
に設定される。

【０１１２】図１３に可変絞り３５の開口面積Ａと固定
絞り３３での差圧ΔＰの関係の一例を示す。

【０１１３】ポンプ吐出流量をＱとすると、固定絞り３
３の通過流量がＱになったということはモータ流量がＱ
と言うことであるから、可変絞り３５の開口面積を上記
のように設定すれば、モータ流量がポンプ吐出流量Ｑに
近づくに連れて可変絞り３５の開口面積が小さくなる。

【０１１４】こうなると、可変絞り３５を通過する流量
も減少し、モータ流量がポンプ吐出流量を超えることが
なくなるため、カウンタバランス弁１３のハンチングを
防止することができる。

【０１１５】図１４はモータ動き始めの各部の挙動を示
し、巻下操作によってモータ入口圧力が上昇し、モータ
２が回転し始める。このとき、流量制御弁３２を設けな
い場合は点線で示すようにモータ入口圧力が急激に変化
してハンチング状態になるのに対し、この実施形態によ
ると、第５実施形態（図１１参照）の場合と同様にモー
タ入口圧力の変化は緩やかとなり、安定して定常状態に
移行する。

【０１１６】その他の実施形態 （１）モータ容量制御手段として、上記両実施形態で用
いた容量調整シリンダ１４とシリンダ制御弁１５に代え
て、電動機とこれを制御する電動機制御回路を用いても
よい。

【０１１７】（２）コントロールバルブとして、上記両
実施形態で用いた油圧パイロット式の切換弁に代えて、
電磁パイロット式または手動式の切換弁を用いてもよ
い。

【０１１８】ここで、コントロールバルブ操作手段は、
電磁パイロット式切換弁を用いる場合は電気信号を出力
する電気回路となり、手動式切換弁を用いる場合はその
操作レバーとなる。

【０１１９】（３）入口圧力制御手段を構成する入口圧
力切換弁２４を、上記実施形態の油圧パイロット式のも
のに代えて電磁式または手動式の切換弁を用いてもよ
い。

【０１２０】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、モー
タ容量を小容量に設定した状態で巻下操作することによ
り油圧モータを高速で巻下回転させてフリーフォール運
転を行うため、フリーフォールのためのクラッチおよび
ポジティブブレーキとこれらの制御系が不要となる。

【０１２１】しかも、吊荷重量によって決まるモータ負
荷圧に対して、モータ保持圧を調整することによってブ
レーキ作用を得る方式、すなわち、負荷の大小に応じて
ブレーキ力を調整する方式であるため、フリーフォール
時の吊荷降下特性が従来のメカニカルブレーキによる降
下特性に近似したものとなり、良好な操作フィーリング
を確保することができる。

【０１２２】また、請求項２の方法および請求項５，６
の装置によると、部分運転時にモータ入口圧力を制御す
るため、小負荷時にもフリーフォール運転を支障なく行
い得るとともに、モータ回転速度が高くなり過ぎてロー
プの弛みや乱巻が生じるおそれがない。

【０１２３】しかも、ポンプ圧でなく、モータ入口圧力
を制御するため、ポンプ圧を制御する構成をとった場合
のように、ウィンチドラムの油圧モータと他のアクチュ
エータに一つのポンプを共用する構成において、ポンプ
圧の変動によって他のアクチュエータの作動に影響を及
ぼすという弊害が生じない。

【０１２４】一方、請求項７〜９の発明によると、カウ
ンタバランス弁のダンパ室に可変リリーフ弁を接続し、
この可変リリーフ弁のリリーフ圧（ダンパ圧力）を、モ
ータの動き始めは低く、回転中は高くそれぞれ設定する
（請求項８ではモータ入口圧力、請求項９では操作量に
それぞれ応じて設定する）ため、フリーフォール運転時
に、動き始めはカウンタバランス弁のパイロット圧力室
とダンパ室の差圧を大きくして応答性を良くしながら、
モータ回転中は差圧を小さくしてハンチングの発生を防
止することができる。

【０１２５】これに対し、請求項１０の発明によると、
モータ入口圧力制御弁と並列に絞りを設けているため、
この絞りによってモータ入口圧力の変動を小さく抑える
ことができる。

【０１２６】また、請求項１１の発明によると、モータ
巻上側管路（フリーフォール運転時のモータ出口側管
路）に設けた流量制御弁により、モータ流量をポンプ吐
出流量以下に制限することができる。

【０１２７】このため、請求項１０，１１の発明による
と、ダンパ効果を落とした場合でも、ハンチングを防止
し、応答性と安定性を両立させることができる。

【０１２８】一方、請求項１２の発明によると、フリー
フォール時に負荷が大きくてモータ巻上側の圧力が高い
とき、すなわち、モータ回転速度が高くなり過ぎる場合
に、この巻上側圧力を検出してモータ容量を増加させる
ため、モータ回転速度が自動的に低下する。

【０１２９】また、請求項１４の発明によると、フリー
フォール弁を操作するとモータ容量が小容量に設定され
ると同時にコントロールバルブが巻下側に切換えられ
る。すなわち、フリーフォール弁の操作のみによってフ
リーフォール運転が行われる。

【０１３０】このため、コントロールバルブの巻下側へ
の操作とモータ容量の切換えをリモコン弁とフリーフォ
ールで分けて行う場合と比較してフリーフォール操作が
単純となり、誤操作を防止することができる。

【０１３１】請求項１５の発明によると、巻下側リモコ
ン弁がフリーフォール弁を兼ねるため全体のコストが安
くてすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す油圧回路図であ
る。

【図２】第１実施形態におけるフリーフォール弁からの
パイロット圧とモータ保持圧の関係を示す図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す油圧回路図であ
る。

【図４】本発明の第３実施形態を示す油圧回路図であ
る。

【図５】第３実施形態におけるモータ入口圧力とカウン
タバランス弁に設けられた可変リリーフ弁のリリーフ圧
の関係を示す図である。

【図６】同実施形態におけるモータ入口圧力等の挙動を
示す図である。

【図７】本発明の第４実施形態を示す油圧回路図であ
る。

【図８】本発明の第５実施形態を示す油圧回路図であ
る。

【図９】図８の一部拡大図である。

【図１０】同実施形態におけるモータ入口圧力制御弁の
入口側流量と差圧の関係を示す図である。

【図１１】同実施形態におけるモータ入口圧力等の挙動
を示す図である。

【図１２】本発明の第６実施形態を示す油圧回路図であ
る。

【図１３】同実施形態における流量制御弁の固定絞りで
の差圧と可変絞りの開口面積の関係を示す図である。

【図１４】同実施形態におけるモータ入口圧力等の挙動
を示す図である。

【符号の説明】

１ ウィンチドラム ２ ウィンチ用油圧モータ ３ モータ巻上側管路 ４ モータ巻下側管路 ５ コントロールバルブ ６ 油圧ポンプ ７ コントロールバルブ操作手段としての巻上側リモコ
ン弁 ８ 同巻下側リモコン弁 １０ 巻下側リモコン弁のパイロット圧ライン １２ シャトル弁 １４ モータ容量制御手段を構成するシリンダ １５ シリンダ制御弁 １６ モータ容量切換ライン １１ フリーフォール指令手段としてのフリーフォール
弁 ２０ 通常巻下運転とフリーフォール運転を切換える切
換スイッチ １８ モータ保持圧制御弁（パイロット式の圧力制御
弁） １９ 保持圧制御ライン ２３ モータ入口圧力制御弁 １７ 巻上側圧力検出手段としての巻上側圧力検出ライ
ン １２ シャトル弁（高圧選択弁） １３ａ カウンタバランス弁のパイロット圧力室 １３ｂ 同スプール １３ｃ 同ダンパ室 ２８ ダンパ室に接続された可変リリーフ弁 ２９ モータ入口圧力を取り出して可変リリーフ弁に導
くモータ入口圧力取出しライン ３０ 巻下操作量に対応する圧力を取り出して可変リリ
ーフ弁に導く操作量取出しライン ３１ モータ入口圧力制御弁と並列に設けられた絞り ３２ モータ巻上側管路に設けられた流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 隆博 兵庫県明石市大久保町八木740番地 コベ ルコ建機株式会社大久保工場内 (72)発明者 西本 好男 兵庫県明石市大久保町八木740番地 コベ ルコ建機株式会社大久保工場内 (72)発明者 角尾 泰輔 兵庫県明石市大久保町八木740番地 コベ ルコ建機株式会社大久保工場内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウィンチドラムと、このウィンチドラム
   を駆動する可変容量型の油圧モータと、この油圧モータ
   の油圧源としての油圧ポンプと、上記油圧モータに対す
   る圧油の給排を制御するコントロールバルブとを備えた
   油圧駆動ウィンチにおいて、上記ウィンチドラムの巻下
   回転時に、上記油圧モータの容量を小容量に設定した状
   態で上記コントロールバルブを巻下側に操作するととも
   に、モータ保持圧を調整することにより、上記ウィンチ
   ドラムを高速で巻下回転させ、かつ、回転速度を制御す
   ることを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御方法。
2. 【請求項２】 モータ容量を小容量に設定するととも
   に、油圧モータの入口圧力を低圧に設定することを特徴
   とする請求項１記載の油圧駆動ウィンチの制御方法。
3. 【請求項３】 ウィンチドラムと、このウィンチドラム
   を駆動する可変容量型の油圧モータと、この油圧モータ
   の油圧源としての油圧ポンプと、上記油圧モータに対す
   る圧油の給排を制御するコントロールバルブと、このコ
   ントロールバルブを操作するコントロールバルブ操作手
   段を備えた油圧駆動ウィンチにおいて、上記油圧モータ
   の容量を制御するモータ容量制御手段と、このモータ容
   量制御手段に小モータ容量を指令するフリーフォール指
   令手段と、上記油圧モータの巻下回転時のモータ保持圧
   を制御するモータ保持圧制御手段が設けられたことを特
   徴とする油圧駆動ウィンチの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の油圧駆動ウィンチの制御
   装置において、モータ保持圧制御手段が、フリーフォー
   ル指令手段からの指令によるモータ容量制御手段の作動
   に連動してモータ保持圧を制御するように構成されたこ
   とを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装置。
5. 【請求項５】 ウィンチドラムの巻下回転時に油圧モー
   タの入口圧力を制御するモータ入口圧力制御弁が設けら
   れたことを特徴とする請求項４記載の油圧駆動ウィンチ
   の制御装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の油圧駆動ウィンチの制御
   装置において、モータ入口圧力制御弁が、フリーフォー
   ル指令手段からの指令によるモータ容量制御手段の作動
   に連動してモータ入口圧力を制御するように構成された
   ことを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の油圧駆動ウィン
   チの制御装置において、油圧モータの巻上側管路に設け
   られたカウンタバランス弁のダンパ室に可変リリーフ弁
   が接続され、この可変リリーフ弁のリリーフ圧を、油圧
   モータの動き始めは低く、回転中は高く設定するように
   構成されたことを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装
   置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の油圧駆動ウィンチの制御
   装置において、可変リリーフ弁として油圧パイロット式
   リリーフ弁が用いられ、モータ入口圧力を取り出して可
   変リリーフ弁のパイロットポートに導くことにより、可
   変リリーフ弁のリリーフ圧を、モータ入口圧力がモータ
   の動き始めに対応する高圧時に低く設定し、モータの回
   転中に対応する低圧時に高く設定するように構成された
   ことを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の油圧駆動ウィンチの制御
   装置において、可変リリーフ弁として油圧パイロット式
   リリーフ弁が用いられ、コントロールバルブの巻下側へ
   の操作量に対応する圧力を取出して可変リリーフ弁のパ
   イロットポートに導くことにより、可変リリーフ弁のリ
   リーフ圧を、操作量が小さいときには低く設定し、操作
   量が大きい時には高く設定するように構成されたことを
   特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装置。
10. 【請求項１０】 モータ入口圧力制御弁と並列に絞りが
    設けられたことを特徴とする請求項５または６記載の油
    圧駆動ウィンチの制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項５または６記載の油圧駆動ウィ
    ンチの制御装置において、モータ巻上側管路に、モータ
    流量を油圧ポンプの吐出流量以下に制限する流量制御弁
    が設けられたことを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項４乃至１１のいずれかに記載の
    油圧駆動ウィンチの制御装置において、油圧モータの巻
    上側管路の圧力を検出する巻上側圧力検出手段を備え、
    モータ容量制御手段が、この巻上側圧力検出手段によっ
    て検出される巻上側管路圧力が高いほどモータ容量を増
    加させるように構成されたことを特徴とする油圧駆動ウ
    ィンチの制御装置。
13. 【請求項１３】 請求項４乃至１２のいずれかに記載の
    油圧駆動ウィンチの制御装置において、モータ容量制御
    手段として、油圧モータの容量を変化させるモータ容量
    調整用アクチュエータと、このアクチュエータを作動さ
    せるアクチュエータ制御弁とが設けられ、フリーフォー
    ル指令手段として、上記アクチュエータ制御弁を通じて
    上記アクチュエータを大モータ容量位置と小モータ容量
    位置との間で作動させるフリーフォール弁が設けられた
    ことを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の油圧駆動ウィンチの
    制御装置において、コントロールバルブとして油圧パイ
    ロット式切換弁、コントロールバルブ操作手段としてこ
    の油圧パイロット式切換弁にパイロット圧を供給する巻
    上側・巻下側リモコン弁がそれぞれ用いられ、フリーフ
    ォール弁が、巻下側リモコン弁のパイロット圧ラインに
    高圧選択弁を介して接続されたことを特徴とする油圧駆
    動ウィンチの制御装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の油圧駆動ウィンチの
    制御装置において、コントロールバルブとして油圧パイ
    ロット式切換弁、コントロールバルブ操作手段としてこ
    の油圧パイロット式切換弁にパイロット圧を供給する巻
    上側・巻下側リモコン弁がそれぞれ用いられ、巻下側リ
    モコン弁がフリーフォール弁を兼ねるように、巻下側リ
    モコン弁のパイロット圧ラインに、コントロールバルブ
    のみを制御する位置と、コントロールバルブとアクチュ
    エータの双方を制御する位置との間で切換わる切換弁が
    設けられたことを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装
    置。